大斗沟矿8206 胶运顺槽切顶卸压留巷技术研究

党 永

（晋能控股煤业集团综采办公室，山西 大同 037003）

矿井开采深部资源若采用传统的护巷煤柱会造成煤炭资源浪费、煤柱内应力集中、变形量过大等问题，严重时甚至会诱发冲击地压、煤与瓦斯突出等安全事故[1-2]。沿空留巷由于不留设护巷煤柱因而可显著增加煤炭回收率并缓解矿井普遍面临的采掘接替紧张局面，在深部开采时应用逐渐广泛[3-5]。文中以大斗沟矿8206 胶运顺槽留巷为工程研究对象，对采取的切顶卸压留巷技术进行详细阐述，以期能为其他矿井沿空留巷工作开展提供经验指导。

1 工程概况

8206 工作面位于二盘区东部，开采的2 号煤层埋深介于480～510m 间，厚度2.1～2.8m、平均2.6 m，倾角2°~6°，为优质动力煤。煤层顶底板岩性以泥岩、砂岩为主，具体见表1。

8206 工作面走向、倾向长度为1 661、180 m，采用U 型通风方式，采面回采顺槽均掘进面均为矩形（宽×高=5.4 m×2.7 m）。为此缓解矿井采掘接替紧张局面并增加2 号煤层回收率，矿井决定在胶运顺槽内采取用切顶卸压留巷技术。

表1 2 号煤层顶底板岩性

2 切顶卸压留巷技术方案

2.1 技术工艺流程

根据相关研究成果并结合留巷段应力环境分析结果[6-7]，切顶卸压留巷技术流程为：

具体如图1 所示，在采面回采前超前采面在胶运顺槽一次回采侧施工切缝钻孔，从而使得留巷段顶板按照预先设计方向形成连续的切缝, 具体见A-A 剖面；随着采面回采，采空区顶板岩层在矿压及自重作用下沿着切缝线垮落,具体见图B-B 剖面；采空区内垮落的岩层在挡矸支护作用下成为留巷段巷帮，具体见C-C 剖面。

图1 切顶卸压留巷工艺流程

2.2 切顶留巷技术方案

2.2.1 胶运顺槽超前支护

8206 胶运顺槽原采用锚网索联合支护，为了确定留巷段顶板稳定，在一次开采侧采用加强锚索（φ21.6 mm×8 000 mm）按照1 000 mm 排距对顶板进行补强支护，具体胶运巷补强支护设计见图2。加强锚索采用300 mm×300 mm×16 mm 预应力钢托盘，开孔距煤壁600 mm，并采用BHW-3400-250 型钢带配合加强锚索支护顶板。

图2 留巷段补强支护图

2.2.2 爆破预裂切缝

在8206 胶运顺槽一次回采侧在距离巷帮600 mm 位置采用锚索钻车施工切顶爆破钻孔，钻孔φ=50 mm、孔深L=8 000 mm、倾角β=770°、间距a=600 mm。爆破炸药规格Φ35 mm×180 mm 的煤矿许用二级乳化。切缝爆破孔内装药、封孔长度分别为5 m、长度3 m，单孔装药量2.85 kg。装药采用不耦合间隔式，具体切顶爆破孔装药结构见图3。现场作业时配备专业的装药人员将药卷装入炮孔内，药卷之间采用导爆索连接，一次起爆4 个切顶爆破孔。

图3 孔内装药结构

2.2.3 架后加强支护及挡矸支护

1）架后加强支护。在8206 胶运顺槽端头架后0～200 m 范围用 ZQ4000/20.6/45 切顶护帮支架、DW31.5-200/100x 单体、11 号工字钢对顺槽顶板进行临时补强支护。待滞后采面200 m 后根据顶板稳定情况采取全部回撤或者间隔回撤支护设备。具体架后支护布置图见图4。

图4 架后支护布置图

ZQ4000/20.6/45 切顶护帮支架与巷帮间距为500 mm、工作阻力在 24 MPa 以上，DW31.5-200/100x单体与巷帮间距为500 mm、工作阻力控制在12 MPa以上。一个切顶护帮支架上按照1 200 mm 间距布置3 根11 号工字钢，每根工字钢采用1 个单体支护。

2）挡矸支护。挡矸支护结构由单体、U 型钢以及金属网构成，具体结构见图5。在采面端头支架拉到为且升架完成后就在留巷段一次开采帮施工挡矸支护。在29U 型钢采面向空区侧全封闭挂钢筋网，U 型钢间距为400 mm；由于留巷段直接顶、直接底均为泥质粉砂岩，强度不高，为此采用穿柱靴戴帽方式避免U 型钢穿顶钻底。在U 型钢侧每隔600 mm 布置一穿柱靴戴帽单体。

图5 挡矸支护结构

2.2.4 留巷段防漏风

在8206 胶运顺槽留巷段全程挂设风筒布遮挡，降低留巷时漏风量；在距离采面200 m 以上距离时在留巷帮铺设厚度150 mm、强度C20 混凝土。当发现喷射的混凝土层有裂隙或者留巷段漏风严重时则在留巷帮再喷涂一层高分子材料进行封堵。

2.3 留巷效果分析

为了掌握8206 胶运顺槽留巷情况，对留巷段围岩变形进行监测，发现：

1）8206 胶运顺槽采用加强锚索、常规单体迈步式抬棚进行超前支护后，采面超前支承压力对胶运顺槽顶板下沉量影响较小，顶板几乎不发生下沉，同时底板也为出现底鼓问题。

2）在采面后方通过架后补强支护提高顶板支护强度，顶板下沉量在留巷期间呈现出先快速增加后缓慢平稳趋势，其中顶板下沉量快速增加时间为7、14 d 后顶板下沉量趋于平稳，监测期间顶板下沉量累积至为120 mm。巷道底板基本无底鼓出现，槽留巷段巷帮变形量较小，最大为65 mm。

3）留巷段围岩变形与埋深、巷道断面、围岩岩性、切顶效果、支护强度及支护方式等因素相关。根据8206 胶运顺槽留巷段围岩变形监测结果可判定所用的切顶卸压留巷技术应用效果显著。具体采面后方420 m 位置现场情况见图6。

图6 留巷现场图

3 结 论

1）在8206 胶运顺槽通过布置切顶卸压钻孔切断巷道顶板应力传递路径，从而为留巷段创造了较好的应力环境，有助于降低留巷段顶板及帮帮围岩变形量。

2）8206 胶运顺槽留巷段围岩控制具体支护形式为：顶板采用锚网索及补强锚索进行支护；架后采动影响明显区采用架后加强切顶护帮支架、单体、字钢进行临时支护；一次开采帮采用挡矸支护单体+金属网+U 型钢。现场应用后，留巷段顶底板及巷帮变形量均在允许范围内，围岩控制效果较高。

3）切顶卸压留巷技术在8206 胶运顺槽成功应用在一定程度上缓解了矿井采掘接替紧张局面，解决了沿空留巷巷道围岩变形控制困难问题。为后期切顶卸压留巷技术在矿井大范围推广应用积累了宝贵经验。